Що таке не{0}}інвазивне вимірювання?
«Не{0}}інтрузивний» означає фундаментальну філософію дизайну: вимірювальні датчики залишаються повністю поза трубою, ніколи не проникаючи через стінку труби та не контактуючи з середовищем, що тече. Це різко контрастує з традиційними витратомірами, які вимагають розрізання труб, встановлення фланців або розміщення датчиків безпосередньо на шляху потоку.
Не{0}}ультразвукові витратоміри використовують перетворювачі, встановлені на зовнішній поверхні труби за допомогою затискачів-на пристосуваннях. Ці перетворювачі передають і приймають ультразвукові сигнали, які проходять крізь стінку труби, через рідину, що тече, і назад через протилежну стінку труби-і все це без шкоди структурній цілісності чи чистоті системи трубопроводів.
У багатьох галузях промисловості ця концепція-на,--трубі також описується такими термінами, якнеінвазивний ультразвуковий витратомір, a безконтактний ультразвуковий витратомір, або anзовнішній ультразвуковий витратомір-все підкреслює, що датчики залишаються поза трубою та не торкаються середовища.
Основні принципи вимірювання
Не{0}}інтрузивні ультразвукові витратоміри працюють на двох різних фізичних принципах, кожен з яких відповідає різним вимогам застосування:
Вимірювання транзитного-часу (час--методи польоту)
Theпринцип транзитного-часувикористовує фундаментальну властивість поширення звуку: ультразвукові хвилі поширюються швидше, коли рухаються разом із потоком, і повільніше, коли рухаються проти нього.
Технологічні переваги:
Точність:Досягає точності ±0,5% (-моделі високого класу досягають ±0,2%)
Широкий діапазон швидкостей:Вимірює від 0,01 до 12 м/с
Незалежність від рідини:Не залежить від щільності, в'язкості, провідності або коливань температури
Двонаправлена здатність:Автоматично виявляє та вимірює зворотний потік
Вимоги до заявки:
Чистота рідини:Зважені частки повинні залишатися нижче 50 мг/л
Вміст газових бульбашок:Не має перевищувати 2% за об’ємом
Стан труби:Повинен бути повністю заповнений рідиною
Чіткість сигналу:Потрібен відносно чистий акустичний тракт для передачі сигналу
Вимірювання ефекту Доплера
Принцип Доплера використовує зсув частоти, який виникає, коли ультразвукові хвилі відбиваються від рухомих частинок або бульбашок у рідині.
Технологічні переваги:
Толерантність до частинок:Спеціально розроблений для рідин, що містять зважені тверді речовини або бульбашки
Бульбашковий імунітет: High gas content (>2%) не погіршує вимірювання
Економічна ефективність:Загалом дешевше, ніж системи часу-на транспортування
Надійна робота:Надійно працює в складних промислових умовах
Вимоги до заявки:
Мінімальна концентрація часток:Вимагає принаймні 100 ppm частинок або бульбашок розміром понад 100 мікрон
Не підходить для над-чистих рідин:У дистильованій воді, конденсаті чи рідинах-фармацевтичного класу відсутні достатні відбивачі
Обмеження точності:Зазвичай ±1-2% порівняно з ±0,5% для систем транзитного часу
Основні переваги не-інтрузивних ультразвукових витратомірів
Зручність монтажу
Найбільш безпосередня і переконлива перевагазатискач-на ультразвукових витратомірахїх надзвичайно простий процес встановлення. Оскільки датчики залишаються поза трубою, aбезконтактний ультразвуковий витратомірпідхід часто можна застосувати без зупинки, осушення або врізання в трубопровід.
Традиційний вбудований процес встановлення:
Зупиніть роботу та осушіть трубопровід
Викопайте достатній робочий простір (може знадобитися доступ крана)
Розріжте трубу, щоб створити точки встановлення
Приварити фланці або різьбові з'єднання
Підніміть і розмістіть корпус витратоміра
Повне випробування тиском і перевірка витоків
Відновлення операцій
Затискач-у процесі ультразвукового встановлення:
Очистіть зовнішню поверхню труби
Нанесіть акустичний сполучний гель
Прикріпіть хомути датчика до труби
Підключіть проводку та введіть параметри
Перевірте якість сигналу та почніть вимірювання
Вимоги до методу Clamp-On:
Мінімальне опромінення труби (тільки місце для встановлення датчика)
Сумісність із обмеженим простором (може працювати на відстані 0,5 метра)
Важке обладнання не потрібне
Підходить для підземних і надземних труб
Цей компактний розмір особливо цінний у:
- Перевантажена міська інфраструктура
- Модернізація існуючих об’єктів
- Підземні комунальні програми
- Морські платформи з обмеженим простором на палубі
Комплексні економічні вигоди
Пряма економія витрат: 40-75% зниження вартості встановлення
Економічні переваги виходять далеко за рамки зручності встановлення. У багатьох сценаріях модернізації та технічного обслуговування анзовнішній ультразвуковий витратомірможе зменшити складність монтажу та пов’язані витрати на простої, оскільки це дозволяє уникнути проходження труб, зварювання та етапів повторної-сертифікації.
Технічні характеристики
Без рухомих частин
Найнадійніша машина без рухомих частин. Затискачі-на ультразвукових витратомірах є прикладом цього принципу.
Порівняння середнього часу напрацювання на відмову (MTBF).
| Тип витратоміра | Типовий MTBF | Основні режими відмови |
|---|---|---|
| Турбіна | 2-3 роки | Знос підшипника, пошкодження леза, поломка вала |
| Електромагнітний | 5-8 років | Забруднення електродів, деградація вкладиша, вихід котушки з ладу |
| Вихровий | 8-12 років | Дрейф датчика, ерозія обриву тіла |
| Затискач-на ультразвуковому | 15-20+ років | Лише старіння електронних компонентів |
Затискачі-на ультразвукових лічильниках служать у 5-10 разів довше, ніж механічні витратоміри зі значно меншою кількістю відмов.
Виняткова точність і повторюваність
Сучасні не-ультразвукові витратоміри забезпечують ефективність вимірювання, порівнянну з традиційними вбудованими конструкціями або перевищують їх.
Сфери застосування
Хімічна / Виробництво
Хімічні, нафтохімічні та загальні промислові водопровідні системи: онлайн-вимірювання оборотної води, технологічної води, розчинів тощо.
Вимірювання витрати корозійних середовищ (сумісність матеріалів складна) або санітарних/чистих застосувань (де відкриття труби може призвести до забруднення). Затискачі-на ультразвукових лічильниках мають явну перевагу, оскільки немає контакту із середовищем-одією з причин, чому їх часто називаютьнеінвазивнийультразвуковий витратоміррішення для корозійно-чутливих або гігієнічно-критичних трубопроводів.
Нафтова, газова та енергетична промисловість (головним чином для моніторингу процесу / перевірки технічного обслуговування)
Трубопроводи рідини в межах станцій або об’єктів, тимчасові вимірювання під час технічного обслуговування, перевірка робочого стану, виявлення витоку та усунення несправностей у ненормальному стані.
Деякі рішення також можуть охоплювати вимоги до вимірювання газів/пару та інших -неінтрузивних вимірювань, залежно від моделі лічильника та умов експлуатації.
Муніципальне водопостачання та охорона навколишнього середовища
Передача та розподіл сирої та питної води, районні зони вимірювання (DMA) та моніторинг потоку трубопроводів насосної станції.
Очисні споруди: вхідні та стічні води, трубопроводи, пов’язані з зворотним потоком/шламом-, і облік потоку в технологічних секціях.
Виявлення витоку/дослідження ненормального потоку та перевірка роботи та обслуговування (встановлення без розрізання труби).
Тимчасові вимірювання, перевірки інвентаризації та «перевірка лічильників»
Тимчасове тестування потоку, балансування системи та введення в експлуатацію, а також перевірка точності існуючих приладів.
Портативні затискачі-на ультразвукових лічильниках дуже часто використовуються для короткочасного-випробування та перевірок.
Ключові моменти встановлення
Підтвердження встановлення: визначте, чи підходить програма для не-інтрузивного ультразвукового вимірювання витрати
Конвеєр має бути повністю заповнений (не-заповнені канали призведуть до серйозних помилок або нестабільності).
Вертикальний висхідний потік зазвичай легше підтримувати трубу заповненою; для вертикального низхідного потоку необхідно забезпечити достатній зворотний тиск, щоб підтримувати повну трубу.
Середовище має бути переважно однофазним-з невеликою кількістю бульбашок і низьким вмістом твердих речовин.
Розташування установки: прямі труби та уникнення бульбашок/осаду
Виберіть найдовшу пряму ділянку труби. Звичайна інженерна практика вимагає: вгорі більше або дорівнює 10D, внизу більше або дорівнює 5D (D — діаметр труби).
Не встановлюйте на самому верху або низу горизонтальних труб: верх схильний до накопичення газу, а низ схильний до відкладення осаду. Зазвичай рекомендується встановлення в положеннях 2–4 годин або 8–10 годин.
Тримайтеся подалі від сильних джерел перешкод, таких як вихідні отвори насосів, клапани, коліна та редуктори (перешкоди спотворюють профіль потоку та викликають нестабільні показання).
Підготовка зовнішньої поверхні труби
Очистіть покриття, корозію та задирки в місці установки; поверхня повинна бути максимально гладкою. При необхідності допускається легке шліфування, але не пошкоджуйте кривизну труби.
Виберіть сполучну речовину (контактну речовину), сумісну з температурою та матеріалом, і нанесіть її рівномірно без пустот.
Встановлення перетворювача: орієнтація, відстань і спосіб монтажу
Встановіть зонди точно відповідно до відстані, розрахованої приладом; зверніть увагу на орієнтацію зонда, стрілки та вимоги до напрямку кабелю (багато посібників чітко вказують правильну орієнтацію та відстань між опорними точками).
Використовуються дві поширені конфігурації: метод V (рефлексивний) і метод Z (прямий). Вибір залежить від діаметра труби, загасання та якості сигналу; коли сигнал слабкий, перехід на метод Z часто полегшує отримання сигналу.
Надійно закріпіть зонди затискачами або сталевими ременями, щоб запобігти зміщенню внаслідок тривалої-вібрації; не допускайте, щоб зонди були «підвішені на кабелях».
Методи налаштування встановлення
Не{0}}інтрузивні перетворювачі можна монтувати в кількох конфігураціях, кожну з яких оптимізовано для різних розмірів труб і вимог до вимірювань:
V-Метод (відбиваючий):
Обидва перетворювачі встановлюються на одній стороні труби, при цьому ультразвуковий промінь відбивається від протилежної стінки труби. Ця конфігурація підходить для труб діаметром від 20 мм до 300 мм і забезпечує чудову силу сигналу для коротших акустичних шляхів.
Z-метод (прямий):
Перетворювачі встановлюються на протилежних сторонах труби, а ультразвуковий промінь проходить безпосередньо між ними. Цей метод оптимальний для труб діаметром від 100 мм до 500 мм, пропонуючи найпряміший шлях сигналу та найвищу точність для труб середнього-розміру.
W-Метод (подвійне відображення):
Ультразвуковий промінь, який використовується для труб малого -діаметра (від 15 мм до 50 мм), двічі відбивається всередині труби, фактично потроюючи довжину акустичного шляху для покращення роздільної здатності вимірювання та чутливості для низьких витрат.
Вибір між цими методами залежить від діаметра труби, товщини стінки, матеріалу та необхідної точності, причому сучасні витратоміри часто автоматично рекомендують оптимальну конфігурацію на основі введених параметрів.
